JP2009154606A - シフトダウン制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】補助ブレーキ作動中のシフトダウン時における減速度の抜けを解消するシフトダウン制御装置を提案する。
【解決手段】オートクルーズコントロール中に補助ブレーキを作動させた後（Ｓ３）、シフトダウン条件が成立したときに（Ｓ７−Ｓ８）、機械式自動変速機がシフトダウン動作を開始して終了するまでの変速時間中に、主ブレーキを作動させ（Ａ）、減速度の抜けを補填する。すなわち、クラッチが切れて補助ブレーキが利かなくなる間を、主ブレーキの制動力にて補填する。
【選択図】図２

Description

本発明は、クルーズコントロールなどで補助ブレーキにより減速を行うときのシフトダウン制御に関する。

近年のトラックなど大型車両は、適度な車間距離を保って定速走行を行うオートクルーズコントロール（ＡＣＣ）の機能を備えたものが増えている。このＡＣＣでは、車間距離が短くなってくると排気ブレーキ等の補助ブレーキを作動させて減速し、適度な車間距離を保つように制御する（特許文献１）。

その減速に使用される補助ブレーキは、高速道路などを走行中で変速機（トランスミッション）が高い段数にシフトアップされていると、ギヤ比の関係から、あまり減速作用を得られないことがある。そこで、近年普及してきた機械式自動変速機を備えた車両では、補助ブレーキの作動にあたって自動的にシフトダウンを行い、補助ブレーキの減速作用を高めるシフトダウン制御が提案されている（特許文献２）。
特開２００５−２６３０９８号公報 実開平０６−００６８１５号公報

補助ブレーキ作動中にシフトダウンを行うとき、機械式自動変速機ではクラッチを切って変速を実行することになるが、そのクラッチを切っているシフトダウン動作の間、すなわち変速時間中は、一時的に補助ブレーキが利かなくなり、いわゆる「減速度の抜け」が生じる。この抜けが運転者に違和感を与え、また、目標車速まで減速するのにかかる距離や時間にも影響している。

本発明はこのような技術背景に鑑みたもので、機械式自動変速機のシフトダウン時における減速度の抜けを解消する仕組みを工夫するものである。

本発明によれば、補助ブレーキの作動に伴うシフトダウンを実行可能な機械式自動変速機を備えた車両のシフトダウン制御装置として、前記機械式自動変速機がシフトダウン動作を開始して終了するまでの変速時間中に、主ブレーキを作動させるようにしたシフトダウン制御装置を提案する。

上記提案に係るシフトダウン制御装置は、減速度の抜けを生じる変速時間中において主ブレーキを作動させ、その制動力により減速度を得るようにしている。すなわち、減速度の抜けを生じる間を主ブレーキにより補って、減速度を継続させるものである。これにより、運転者の違和感を解消することができると共に、結果的に目標速度までの減速にかかる距離や時間も短縮することができるので、ＡＣＣによる車間距離制御等にも好都合である。

図１に、本発明に係るシフトダウン制御装置を適用した車両について、要部構成例を示している。

トラック等の大型車両１は、補助ブレーキとして、エンジン２の排気通路に配設した排気シャッタによる排気ブレーキ３を備えており、そのシャッタ開閉を制御する補助ブレーキの制御装置がエンジンＥＣＵ（電子制御ユニット）４に組み込まれている。また、エンジン１の出力を車輪に伝達する変速機５は、自動変速の制御装置である自動変速ＥＣＵ６により制御される機械式自動変速機で、上述の特許文献２に記載されているように、車速等の条件に応じて補助ブレーキ３の作動に伴うシフトダウンを実行することが可能となっている。

この車両１の主ブレーキとしては、ブレーキＥＣＵ７により制動力を制御可能なドラムブレーキなどが使用されている。当該車両１にはさらに、ＡＣＣ機能を実行するオートクルーズＥＣＵ８が備えられており、該オートクルーズＥＣＵ８は、先行車等の前方障害物を検知するミリ波レーダ等の車間距離レーダ９に従って、先行車との車間距離や相対速度、方位を判断する。

これら各ＥＣＵ４，６，７，８、及びレーダ８は、ＣＡＮ（Controller Area Network）を介して交信する。

シフトダウン制御装置は、別途専用のＥＣＵを設けるなどしてもよいが、本実施形態の場合はオートクルーズＥＣＵ８において実現されている。すなわち、オートクルーズＥＣＵ８がプログラムに従いシフトダウン制御装置として動作する。このシフトダウン制御装置の機能も含んだオートクルーズＥＣＵ８は、エンジンＥＣＵ４、自動変速ＥＣＵ６及びブレーキＥＣＵ７と共に図２のフローチャートに示す制御フローを実行する。

まず最初にオートクルーズＥＣＵ８は、運転者のＡＣＣスイッチ操作等でＡＣＣの実行が選択されるか否かを監視しており、ＡＣＣが選択されると、ＡＣＣシステムを立ち上げる（ステップＳ１）。そして、レーダ９により、先行車との車間距離、相対速度を検出する（ステップＳ２）。これら情報を得たオートクルーズＥＣＵ８は、図３のＡＣＣマップに基づいて、補助ブレーキ作動条件が成立するか否か判定する（ステップＳ３）。

図３のＡＣＣマップは、レーダ９から得られる先行車との車間距離及び相対速度の情報を基に、主ブレーキ、補助ブレーキ、シフトダウン、エンジンブレーキ、あるいは加速のいずれを実行するか決定するためのマップで、設定車間距離と実車間距離との差を横軸に、相対速度を縦軸にとってある。設定車間距離は予め決められた例えば４０ｍの値で、レーダ９により測定された実車間距離が４０ｍであれば、横軸はゼロとなり、設定車間距離に対し実際の車間距離が遠ければ＋（右）に、近ければ−（左）に寄っていく。縦軸は、先行車との相対速度が等速であればゼロで、＋が接近（上）、−が離間（下）である。したがって、マップ中、左上に行くほど先行車に急接近していることになり、その程度に合わせて強いブレーキに切り換えていく。その中で、図中網掛けで示してある領域が、補助ブレーキ＋シフトダウンを実行する判定領域である。なお、各制御切換の境界部分は、ヒステリシス特性をもたせることができる。

オートクルーズＥＣＵ８は、このＡＣＣマップに基づいた補助ブレーキ作動条件判定の結果、条件にあてはまらない場合は、補助ブレーキ３及び主ブレーキを解除とし（ステップＳ４，Ｓ５）、レーダ９からの情報に従うエンジン制御をエンジンＥＣＵ４と共に実行する（ステップＳ６）。

一方、補助ブレーキ作動条件が成立していれば、オートクルーズＥＣＵ８は、レーダ９から得られた車間距離及び相対速度に基づいて、シフトダウン実行条件が成立するか否か判定する（ステップＳ７）。このときには図３のＡＣＣマップにおいて、図中の網掛けで示す補助ブレーキ＋シフトダウンの領域か否かを判定する。その結果、シフトダウン実行条件が成立していれば、先にシフトダウン済みか否か、すなわち既に補助ブレーキ＋シフトダウンで減速の最中であるか否かを確認する（ステップＳ８）。また、シフトダウン実行条件が成立していなかった場合も、オートクルーズＥＣＵ８は、既にシフトダウン済みか否かを確認し（ステップＳ９）、シフトダウン済みであった場合は、シフトアップ制御を自動変速ＥＣＵ６と共に実行する（ステップＳ１０）。このときのシフトアップ制御は、シフトダウンする前に自動変速ＥＣＵ６が指示していた元の段数に戻す制御である。このシフトアップ制御後、又はステップＳ９でシフトダウン済みでなかった場合は、主ブレーキ作動条件の成立が判定される（ステップＳ１１）。

オートクルーズＥＣＵ８は、シフトダウン実行条件が成立し且つシフトダウン済みでなかった場合は（ステップＳ７，Ｓ８）、自動変速ＥＣＵ６及びブレーキＥＣＵ７と共に機械式自動変速機５のシフトダウンを実行する（ステップＡ）。

このシフトダウン制御において、オートクルーズＥＣＵ８は、機械式自動変速機５がシフトダウン動作を開始して終了するまでの変速時間中に、主ブレーキを作動させ、減速度の抜けを補填する。その作動イメージについて、図４に示している。

図４は、横軸に時間、縦軸に減速度をとって示したイメージ図で、上側半分が減速度の抜けを生じる従来技術、下側半分がこれを補填した本実施形態の場合である。シフトダウンする前の変速前時点に比べて、シフトダウンした後の変速後時点では減速度が高くなるが、そのシフトダウンに要する動作の時間、すなわちクラッチを切って、変速し、クラッチをつなげるまでの変速時間においては、補助ブレーキ３が利かなくなる（従来）。そこで、本実施形態では、その変速時間において主ブレーキを作動させ、その制動力により、点線で示す如く減速度を補填する。その際、シフトダウン前の減速度から、より利きの強いシフトダウン後の減速度へ、ぎくしゃくすることなく滑らかにつながるように、主ブレーキの制動力を調整する。

すなわち、シフトダウンする前の機械式自動変速機５の段数及びエンジンＥＣＵ４から得られるそのときのエンジン回転速度に基づいて、オートクルーズＥＣＵ８は、図５に一例を示すような補助ブレーキ減速度マップをアクセスし、補助ブレーキ３による変速前減速度を演算する（ステップＡ１）。さらに、オートクルーズＥＣＵ８は、同じく図５のような補助ブレーキ減速度マップを利用し、シフトダウンした後の機械式自動変速機５の段数及びシフトダウン後に予想されるエンジン回転速度に基づいて、補助ブレーキ３による変速後減速度を演算する（ステップＡ２）。

シフトダウン後の予想エンジン回転速度は、シフトダウン前のエンジン回転速度から変速時間中の回転速度増加分を予測して加算した値である。これを加味したエンジン回転速度（横軸）と補助ブレーキ減速度（縦軸）の段数毎マップついて、図６に示す。一例として、シフト段数を１２段から９段へシフトダウンするときの変速前減速度と変速後減速度とが示してある。シフトダウンと共に減速度はアップするが、変速中、つまりクラッチを切っている間にエンジン回転速度の増加分（一例として１００〜２００ｒｐｍ程度）が生じるので、これに基づいて変速後減速度を決定する。オートクルーズＥＣＵ８は、この図６のマップを段数毎にもち、該マップをアクセスすることで減速度を決定してもよい。

変速前後の減速度を算出したオートクルーズＥＣＵ８は、ブレーキＥＣＵ７へ主ブレーキ作動の指令を出し（ステップＡ３）、その後に、自動変速ＥＣＵ６へシフトダウンの指示を出してシフトダウンを実行する（ステップＡ４）。

本実施形態ではこのように、シフトダウン動作の開始前に主ブレーキを作動させ始めるものとしている。大型車両に使用される空気圧を使用した主ブレーキシステムの場合、ブレーキＥＣＵ７が主ブレーキ制御を開始してから実際に制動力が発生するまでに、数百ｍｓ程度の時間差がある。この遅延時間をオートクルーズＥＣＵ８がパラメータとしてもち、該遅延時間を見越してシフトダウンよりも先に主ブレーキの作動指令を出すようにすることで、補助ブレーキ３から主ブレーキへの移行を運転者に感じさせないような滑らかな制御を実施することができる。

シフトダウンの実行と並行してオートクルーズＥＣＵ８は、主ブレーキ制動力の経過時間制御を行う（ステップＡ５）。すなわち、ステップＡ１の変速前減速度に相当する制動力で主ブレーキの作動を開始し、変速時間中に、ステップＡ２の変速後減速度に相当する制動力へ、主ブレーキの制動力を強くしていく制御を実行する。具体的には、ステップＡ１の変速前減速度と、シフトダウン動作を開始してからの経過時間と、機械式自動変速機５がシフトダウンに要する変速時間（好ましくはクラッチが切れている時間）と、ステップＡ１の変速前減速度及びステップＡ２の変速後減速度の差により決まる変数Ｋと、により、数式［主ブレーキ減速度（ｍ／ｓ^２）＝変速前減速度（ｍ／ｓ^２）＋Ｋ｛経過時間（ｓ）／変速時間（ｓ）｝］に基づいて、主ブレーキの制動力を制御するように、ブレーキＥＣＵ７へ指示する。この式は、“経過時間／変速時間”が１になると終了し、オートクルーズＥＣＵ８は、主ブレーキを解除とする（ステップＡ６）。変数Ｋは、図６のマップからわかるようなシフトダウン前後の減速度の違いに応じて決定される変数で、“経過時間／変速時間”が１となったときに“主ブレーキ減速度”が変速後減速度に一致するような値をもつように決められ、減速度差に応じて予めマッピングしたマップを記憶しておくようにしておけばよい。

主ブレーキを解除とした後、又はステップＳ８でシフトダウン済みであった場合のオートクルーズＥＣＵ８は、主ブレーキ作動条件成立を判定する（ステップＳ１１）。この主ブレーキ作動条件は、レーダ９の情報に基づいて図３のＡＣＣマップから判定し、条件成立の場合は的確な主ブレーキ制動を実行し（ステップＳ１２）、成立しない場合は主ブレーキを解除とする（ステップＳ１３）。

この後、オートクルーズＥＣＵ８は、ＡＣＣ終了条件が成立するか否か判定する（ステップＳ１４）。ＡＣＣの終了条件は、ＡＣＣスイッチがオフを示している、フットブレーキの操作有り、故障検知などで、これが成立した場合は、ＡＣＣシステムを停止させる（ステップＳ１５）。終了条件が成立しなければ、ステップＳ２から繰り返す。

本実施形態において、オートクルーズＥＣＵ８内に実現したシステム制御装置がステップＡのシフトダウン制御を実行することで、減速度の抜けを生じる変速時間中において主ブレーキを作動させ、その制動力により減速度を補填できる。これにより、減速度を継続させることができ、運転者の違和感を解消することができると共に、結果的に目標速度までの減速にかかる距離や時間も短縮することができる。補助ブレーキによる減速効果を高めることによって、結果的に主ブレーキの使用頻度を減らすことにつなげられるので、主ブレーキのライニング摩耗を抑制することにもなる。

シフトダウン制御装置を適用した車両の要部構成例を示した概略図。 本発明に係るシフトダウン制御を含んだＡＣＣの制御フローを示したフローチャート。 ブレーキ作動条件を判定するＡＣＣマップの例。 本発明に係るシフトダウン制御の概念を表した図。 補助ブレーキの減速度を算出するマップの例。 変速前後の減速度に関するマップの例。

符号の説明

２ エンジン
３ 補助ブレーキ
４ エンジンＥＣＵ
５ 機械式自動変速機
６ 自動変速ＥＣＵ
７ ブレーキＥＣＵ
８ オートクルーズＥＣＵ
９ レーダ

Claims (6)

1. 補助ブレーキの作動に伴うシフトダウンを実行可能な機械式自動変速機を備えた車両のシフトダウン制御装置であって、
   前記機械式自動変速機がシフトダウン動作を開始して終了するまでの変速時間中に、主ブレーキを作動させることを特徴とするシフトダウン制御装置。
2. 前記シフトダウン動作の開始前に前記主ブレーキを作動させ始めることを特徴とする請求項１記載のシフトダウン制御装置。
3. レーダから得られる先行車との車間距離及び相対速度に基づいて、前記シフトダウンの実行条件を判断することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のシフトダウン制御装置。
4. 前記シフトダウン前の段数及びエンジン回転速度に基づいて得られる前記補助ブレーキの変速前減速度に相当する制動力で前記主ブレーキの作動を開始し、
   前記変速時間中に、前記シフトダウン後の段数及び予想エンジン回転速度に基づいて得られる前記補助ブレーキの変速後減速度に相当する制動力へ、前記主ブレーキの制動力を強くしていくことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載のシフトダウン制御装置。
5. 前記予想エンジン回転速度は、前記シフトダウン前のエンジン回転速度から前記変速時間中の回転速度増加分を加算した値をもつことを特徴とする請求項４記載のシフトダウン制御装置。
6. 前記変速前減速度と、前記シフトダウン動作を開始してからの経過時間と、前記変速時間と、前記変速前減速度及び前記変速後減速度の差により決まる変数Ｋと、による数式［主ブレーキ減速度＝変速前減速度＋Ｋ（経過時間／変速時間）］に基づいて、前記主ブレーキの制動力を制御することを特徴とする請求項４又は請求項５記載のシフトダウン制御装置。

Images